[发明专利]一种输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法

权利要求书

1.一种输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：对电缆及附件的频域模型进行矢量拟合，提出Γ型集总参数等效电路模型，得到待优化电路模型参数；

S2：首先在电缆首端注入激励脉冲源，得到实验测量波形，其次，结合实验测量波形对S1中初步提出的电路模型参数采用模拟退火算法进行优化，实现多参数识别。

2.根据权利要求1所述的输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法，其特征在于，S1中矢量拟合包括以下步骤：

S1.1：输入待评估电缆结构尺寸参数；

S1.2：依据S1.1中待评估电缆结构尺寸参数，对电缆及附件的频域模型进行构建；通过CST三维电磁场仿真软件仿真电缆附件得到S参数，从而获取电缆附件的频域模型；

S1.3：矢量拟合：依据S1.2中构建的电缆频域模型，采用矢量拟合算法对其进行有理化逼近拟合；

S1.4：等效电路模型构建：对S1.3中矢量拟合的结果进行修正，并且提出一种Γ型集总参数等效电路模型；

S1.4中Γ型集总参数等效电路模型包括：单位长度的直流电导G₀、单位长度的直流电容C₀、绝缘层等效电导G_in、绝缘层等效电容C_in、N个单位长度矢量拟合的级联电阻R_j、N个单位长度矢量拟合的级联电感L_j、M个单位长度矢量拟合的级联电导G_i、M个单位长度矢量拟合的级联电容C_i、单位长度的直流电阻R_dc、单位长度的直流电感L₀、单位长度的直流电导G₀；其中j∈[1,N]，i∈[1,M]，M和N分别表示矢量拟合选用的阶数；

G₀、G_in、R_dc、L₀、R₁、R_N依次连接；C₀与G₀并联，G_i与C_i相互串联，然后再与G₀并联，其中i∈[1,M]；G_in与C_in并联，L₁与R₁并联；L_N与R_N并联。

3.根据权利要求2所述的输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法，其特征在于，单元Γ型电路的总个数满足其中L是电缆的长度，f_max是激励源的最高有效频率，vel为脉冲的传播速度，N_k为单元Γ型电路的总个数。

4.根据权利要求3所述的输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法，其特征在于，S2包括以下步骤：

S2.1：待优化参数获取：矢量拟合得到待优化模型参数y＝(R₀,L₀,G₀,C₀,…R_N,L_N,G_M,C_M)，求解状态方程得到电压波形V(t,y)；

其中，R₀表示单位长度的直流电阻，L₀表示单位长度的直流电感，G₀表示单位长度的直流电导，C₀表示单位长度的直流电容，R₁…R_N表示单位长度矢量拟合的级联电阻，L₁～L_N表示单位长度矢量拟合的级联电感，G₁…G_M表示单位长度矢量拟合的级联电导，C₁～C_M表示单位长度矢量拟合的级联电容，M和N分别表示矢量拟合选用的阶数；

S2.2：实验波形获取：电压波形V(t,y)的对应点处通过实验测量得到电压波形V_e(t,y)；

S2.3：无损参数获取：将Γ型集总参数等效电路模型与实验数据相结合，通过模拟退火算法求解约束性优化问题其中T为时间周期。

5.根据权利要求4所述的输电电缆及附件高频电气参数的无损评估方法，其特征在于，S2.3中模拟退火算法包括以下步骤：

S2.3.1：选择初始解y₀；确定优化变量的下界l和上界u；设定最大迭代次数k_max，淬火因子q>0，终止步数N_c，Δy模值的绝对误差σ_y及函数值的容差ε_F；

S2.3.2：令y＝y₀，设置最优解y⁰＝y，F⁰＝F(y)，y表示待优化模型参数y＝(R₀,L₀,G₀,C₀,…R_N,L_N,G_M,C_M)；

S2.3.3：从k＝1到k_max，循环执行步骤S2.3.4到S2.3.6；k为迭代次数；

S2.3.4：生成均匀分布的随机解y并通过反μ法则生成Δy，反μ法则即参数μ可由进行计算，Δy＝(((1+μ)^|y|-1)sign(y))(u-l)；令y₁＝y+Δy，在设定区间{Δy|l≤y≤u}内确定下一个随机解；

S2.3.5：评估目标函数如果ΔF＝F(y₁)-F(y)<0，令y₁＝y；同时，如果F(y)<F⁰，则令y⁰＝y，F⁰＝F(y)，否则，以概率p接受当前解，即：

S2.3.6：如果满足终止条件，停止运行并输出优化结果y⁰和F⁰；否则返回步骤S2.3.4。